高水基流体性能分析及在液压传动中的应用

　　0 前言

　　冶金、 轧钢及煤矿开采装备使用的液压系统，因其工作环境恶劣，温度高而且容易燃烧，要求工作介质的抗燃性强，在目前纯水液压传动技术尚不成熟的条件下，高水基液压系统仍然具有较高的工程价值。 高水基液体具有难燃、安全、污染少、节省石油资源、价格低廉、降低排放等优点，已广泛应用于矿山、机械和冶金行业中，如水基金属切削液、轧制液及液压支架传动用乳化液等。

　　高水基介质的成分是水和添加剂，其中水的比例大于 90％，其余为 5％～10％油或油性添加剂(通常称为母液)混合乳化而成，其浓度、防锈性、润滑性等在使用中不仅极易发生变化，而且，用于传动时其理化性能虽优于纯水，但却远不及矿物油。 因此，要想成功地应用高水基液压传动，必须分析其介质特性，同时采用适合于其性能特点的液压元器件。

　　1 高水基流体性能分析

　　1.1 高水基流体特点

　　高水基液按其组成原理分为合成型 （如水-乙二醇）和混合型两大类。 因受价格影响，目前混合型的水基液应用较多，尤以其中的高水基（HWBF）最为广泛，其成分中水占 95%，润滑、防锈添加剂成分占 5%，价格只是液压油的 7％～12%。 各类常用水基液与液压油的性能比较见表 1。

　　1.2 影响高水基流体性能的因素

　　由表 1 可以看到，高水基液与油液相比，具有对环境污染小、价低、抗燃、冷却效果好等优点。 同时还存在着黏度低、泄露大、润滑性差、易产生气蚀、腐蚀等缺点，它们将直接影响液压系统的稳定性和工作质量。 因此，使用高水基液为液压传动介质时，应对影响其性能的因素进行必要的分析。

　　（1）浓度

　　作为液压介质使用的的高水基液，前提条件是必须具有一定的浓度。 浓度过低容易使液压元件产生锈蚀, 导致介质的防锈性能及防腐性能下降、稳定性变差,影响其运行可靠性和工作寿命。 而浓度过高不仅使成本提高， 而且会降低介质的消泡能力、增大对橡胶材料的密封溶胀性，使系统密封性能下降。 大多数高水基流体介质在使用中因环境温度变化、液压元件磨损等因素导致浓度变化，从而影响其使用性。 因此， 应定期检测高水基液化学成分及浓度，使其浓度保持在规定的范围内，一般为 3％～5％。

　　（2）黏度

　　高水基流体的传动性能远低于矿物油，其差异主要反映在黏度上，常温下高水基介质的运动黏度为 1～2 mm²/s，仅为矿物油的 1/20 ～1/40，因此，材料表面无法形成流体润滑， 使液压元件易过早磨损。并且，低黏度也大大降低了系统容积效率。 增加液体黏度最简单的方法之一就是添加大量的高分子增黏剂，但多年来一直未能发现抗剪切性能理想的增黏剂。 有资料表明，采用性能优良的油性剂（油酸二经胺皂）和优化润滑添加剂结构的方法，在不增加黏度的条件下， 既可提高水基液的综合润滑性，又减慢系统容积效率降低的速度。